5. elokuuta 2014

Ääntä videokuvasta: Visuaalinen mikrofoni

Ei mikään oo niin viisas kuin insinööri. Vai mitä olette mieltä menetelmästä, jossa videokameralla kuvatusta materiaalista analysoidaan esineiden resonanssitaajuuksia, ja tämän perusteella lasketaan ne aiheuttaneet äänet saaden tallennettua ääniraita ilman mikrofonia?

Oikeastaan äänen tallentaminen videon avulla ei eroa paljoakaan mikrofonin toiminnasta; molemmissahan mitataan paineaaltojen aiheuttamaa värähtelyä. Mikrofonissa on oma kalvonsa, jonka värähtely muutetaan sähköiseksi signaaliksi, kun taas visuaalinen mikrofoni käyttää mitä tahansa esinettä kalvona, jonka värähtely muutetaan sitä vastaavaksi ääneksi.

Ihmisen puheääni on tavallisesti välillä 100Hz-200Hz, ja jotta sen saisi taltioitua videokuvan perusteella, tarvitaan kaksinkertainen näytteenottotaajuus, siis 200-400 kuvaa sekunnissa. Niinpä puheen analysointi onnistuu kätevästi tuhansia kuvia sekunnissa tallentavalla suurnopeuskameralla. 

Nerokkainta ikinä on kuitenkin visuaalisen mikrofonin tutkijoiden koe, jossa ääni saadaan kaivettua ulos aivan tavallisella kännykkäkameralla otetusta videosta, jonka taajuus on vain esimerkiksi 30 kuvaa sekunnissa. Tässä hyödynnetään tavallisen digikameran tapaa tallentaa kuva, ns rolling shutter -menetelmää, jossa jokaista yksittäisen kuvan jokaista pikseliä ei tallenneta samaan aikaan, vaan esimerkiksi rivi kerrallaan aloittaen kuvan ylälaidasta. Tällöin yksittäisen kuvan jokainen rivi on kaapattu hieman eri aikaan, ja kohteen värähdellessä syntyy sen ääriviivoihin pieniä aaltomaisia vääristymiä. Kun tiedetään kuinka pitkä aika ylimmän ja alimman rivin kaappaamisen välillä on, voidaan kuvassa näkyvien vääristymäaaltojen määrä jakaa tällä ajalla, jolloin tulokseksi saadaan esinettä täristävän äänen taajuus.

Katso tutkijoiden video youtubesta.

Mitä tykkäätte hieman insinörtimmästä sisällöstä lääketieteen ja laiskottelun blogissa? Itse näkisin kyseessä olevan tieteenalan, johon sekä lääketiede että laiskottelu pohjautuvat yhä enenevässä määrin, mutta mielipiteitä otetaan vastaan alla.


2 kommenttia:

  1. Jos kiinnostaa, käy liittymässä uuteen ryhmään: https://www.facebook.com/groups/1480775218831688/ :)

    VastaaPoista
  2. Mikää ei oo niin viisas ku insinööri!

    VastaaPoista